铁路钳夹车的提升机构不仅是实现钳夹车夹持货物方式多样性的关键部分,而且对于提高钳夹车运输速度也有重要影响。随着国家经济的高速发展,对钳夹车的需求会逐渐趋于常态化,如何通过对提升机构的轻量化设计,提高钳夹车运输效率变得尤为重要。本文以D38型钳夹车的主要承载部件—钳夹梁为研究对象,利用形状优化以及结构尺寸参数优化实现钳夹梁的轻量化,设计出自重较轻以及材料分布合理的钳夹梁的结构构型。本论文的研究内容主要包含以下几部分:(1)分析钳夹车提升机构的结构组成及采用压柱油缸驱动型平面五杆机构的优势,建立钳夹梁的三维模型,分析钳夹梁的受力;建立钳夹梁的有限元模型,完成对钳夹梁各种工况的应力分析,得到钳夹梁的最劣工况,基于此种工况对钳夹梁进行拓扑优化,得出钳夹梁的轻量化的概念模型;依据钳夹梁的概念模型的形状特点以及工程的可造性的原则,确定钳夹梁的形状优化模型。(2)构造以重量最轻,静态应力最小为目标的响应面优化模型,利用目标驱动优化技术进行求解,得出钳夹梁的最优尺寸参数。对比优化前后钳夹梁的结构,分析表明轻量化后的钳夹梁质量明显减轻,承载量不变,优化结果明显。(3)对选用的压柱油缸驱动的平面五杆提升机构进行分析,求解提升机构的自由度;利用解析法推导出货物,钳夹梁以及压柱液压油缸的位移,速度,加速度表达式,画出位移,速度和加速度线图,为合理的选择提升速度提供理论依据。(4)建立钳夹车提升机构的刚柔耦合模型,分析提升过程中重物的位移变化以及作为柔性体的钳夹梁的变形量;设置不同的仿真速度,分析货物的位移,速度以及加速度变化规律,为合理的选择压柱油缸的输出速度提供理论依据;利用虚拟样机技术,将提升机构作为整体进行模态分析,分析研究随着钳夹车的运输速度的提高,提升机构可能出现的振动形态。